此前，我們對于知識的產生和傳播有著十分單一的理解：它來自上帝，透露給不同的牧師、先知、神父、政教合一的領袖，并以教義（或世俗領域的政策）的形式傳達給古代的中層管理人士，最后傳播到無條件順從的普羅大眾。

這樣的認知很陳腐，飽含專制的意味。馬丁·路德（Martin Luther）和一些激進人士認為宗教真理來自教友團體而非天主教會，這才讓人們開始發現這一認知系統的漏洞。盡管如此，這一模式在很大程度上依然未被改變。教堂依然是知識產生、整合和傳播的主要來源。

隨著這一認知系統逐漸退出歷史舞臺，一個新的系統“涌現”。新系統并沒有要取代權威。我們不打算自我監管，或者成群結隊進入無法無天的公社。實際上，發生改變的是人們看待信息的基本態度，是多數人向少數人傳達愿望和指令方面的價值導向以及扮演的角色。互聯網在其中發揮了關鍵作用，為大眾提供了一個通道，使他們的聲音能夠被傾聽，也推動他們參與討論、思考和協作，而這些此前都屬于政治的專業范疇。2007年，業余人士撰寫的博客突然能夠抗衡新聞機構的權威性。伊藤穰一當時寫了一篇博文。他在文中預測，互聯網催生了一種新的政治現象，一種類似于蜜蜂或者其他群體生物的集體智慧，這一集體智慧的能力遠大于該集體中任何個體的能力。人們發現，盡管2011年席卷中東獨裁政府的突尼斯騷亂止于政變，未能更進一步創建新政府，但是從中可以看到這種“涌現”民主的足跡。黑客組織“匿名者”或許展現出了最純粹的“涌現”民主，它強大有力，同時又完全沒有領導。“涌現”民主的特點成為2016年美國總統選舉的顯著特征。人們很容易感覺到，伯尼·桑德斯（Bernie Sanders）和唐納德·特朗普（Donald Trump）都沒有領導各自的選戰，而是乘勢“踏浪而行”，希望并祈禱選民的集體身份最終能夠使他們成功“靠岸”。

科普作家史蒂文·約翰遜（Steven Johnson）曾在其著作《涌現》中向大眾讀者介紹過這些觀點。他把新觀念的演變比喻為一種單細胞生物——黏菌。當食物短缺時，它們會聚集在一起，組成超級有機體。沒有大腦的黏菌怎么知道這樣做呢？其實，它們就像土堆中的螞蟻一樣，遵從一系列簡單的規則，無論走到哪里都會留下信息素。如果足夠多的個體留下帶有“我餓了”信息的信息素，這一信息便會散播至所有螞蟻那里，它們便會聚集在最近的朽木上。約翰遜在書中指出，人的思想觀念也是如此。黏菌一生中大部分時間都獨立生存，永不停歇地在周邊尋找食物。但當黏菌聚集在一起，強大的集體信號便會引發完全不同的信息，這是個體黏菌不會設計，甚至永遠不會明白的信息。約翰遜指出，思想觀點也會出現這樣的情形。“把更多觀點接入系統，通過在暢銷書中發表觀點或組建研究中心研究這些觀點，讓它們留下更長、更持久的痕跡。用不了多久，整個系統便會面臨轉型。獨立的直覺和個體執念便會聯合發展成為一種全新的看待世界的方式，為千萬個體所共享。”1我們現在便處在這一轉型的節點，一個固體突然融化成為液體的時間節點，或者空氣中水分冷卻到一定階段變為暴風雨的時間節點。

當大量細微的事物通過簡單的選擇行為，如向左還是向右、攻擊還是忽視、買入還是賣出等，表現出遠超個體能力的特性時，“涌現”便會發生。蟻群是最典型的例子。這一元組織擁有比個體強大得多的能力和智慧：蟻群知道附近有沒有食物，何時采取躲避動作，需要出動多少螞蟻去尋找當天的食物或抵御攻擊。2

人類的大腦是另外一個蘊含“涌現”理論的令人震驚的例子。組成人類基因組的2萬個不同基因中，大約有1/3出現在大腦中，并且掌管著數百億個神經細胞的生死。每一個神經細胞盡管相對復雜，但自身沒有意識，或者說不夠聰明。然而，當這些神經細胞相互連接時，便會形成一個令人驚訝的網絡，該網絡不僅比神經細胞總和更強大，而且能夠意識到自己在思考。盡管人們熱烈討論的話題仍然是“大腦真正的工作機理”，但很明顯，以正確的方式將不太復雜的部分相互連成網絡，便可以涌現思考和意識。

自然界還有其他表現集體認識過程的例子。魚群、鳥群、蝗蟲都顯現出了“涌現”的特質。生命本身便是“涌現”而來的，是包括碳水化合物、脂類、蛋白質、核酸等在內的分子各自發揮作用的結果。脂類從來不會對蛋白質說：“我們需要組織和聚集起來組成一個像杰夫一樣笨拙的、謝頂的兩足動物。”脂類只想要存儲能量，或者與其他脂類相互連接創造細胞膜。

當然，“涌現”系統并不是什么新鮮事物，對于它的研究可以追溯至古希臘時代。“涌現”也并不只是自然現象。從整座城市的規模來看，人類就像是螞蟻，匆匆忙忙地奔來走去，做出小小的決定，不會想到會給公民社會帶來什么影響。這事實上也是城市具有如此魔力的原因所在。任何個體都無法引起新奧爾良傍水區的騷亂，也無法制造出東京澀谷區的時尚。環形交通樞紐依靠“涌現”，人類通信持續發展也依靠“涌現”。同樣，或許除了莎士比亞，沒有任何人能夠在語言學方面持續創新，凝聚成任何一種語言的多樣形式。人類創造出的最顯而易見的“涌現”系統便是經濟，它清楚地表現出了任何個人都無法掌控的特點。我們總是認為，市場不過就是買家與賣家會面和交易的地方。但正如奧地利經濟學家弗里德里希·哈耶克（Friedrich Hayek）在1945年的論文中所說的，市場會做一些更有價值的事情，它會搜集并利用“個人擁有”的知識。哈耶克在這篇被視為信息理論奠基作之一的論文中寫道：“每一名社會成員只能擁有整體知識的一小部分。因此，每個人都不知道社會運轉所依賴的大多數事實。”在哈耶克看來，市場是一個人類創造的偶然集結的機器，旨在“征服智力”。3

哈耶克認為，一只股票的價格體現了任意時刻這家公司所有已知信息的集合體，加上對世界相對穩定性的認識。股票市場是在互聯網出現之前最偉大的信息系統。在我們所處的這個時代，互聯網使得數十億人4有機會獲得與市場相同的能力，累積大量信息，并據此做出有根據的決定。由于世界的相對穩定性越來越多地取決于數十億人口的擔憂或信心，股票價格與公司潛在價值之間的聯系便越來越弱。這樣一來，股票波動的風險就被放大了。

然而，從權威到“涌現”的轉變正在改變許多機構的未來。在前一種系統內，機構就像輪船一樣，少數幾個高高在上的人決定行駛的航線是否明智；而在后一種系統內，許多決定并不是這樣產生的，而是從大量員工或股東中間“涌現”出來的。許多公司起初對這種現象持恐懼或不屑一顧的態度，但它們現在意識到，“涌現”系統或許會讓它們提供的服務不再必要。當然，“涌現”系統也可以獲得更大的回報，就像我們現在已經開始看到的一樣。

從《不列顛百科全書》到維基百科的出現便是這一轉型階段的絕佳例證，前者的作者是權威的專家團隊，后者的作者則是出于公益目的自發寫作的讀者群體。2005年，《自然》（Nature）雜志發表的一項研究表明，二者在質量方面相差無幾。5自此之后，我們便見證了維基百科的穩步發展。它不僅能夠及時更新信息（名人死亡、兩個敵對的派系之間爆發沖突），而且還能引發不同意見，促使人們思考，并最終就信息的呈現達成共識。

○ ○ ○

盡管突尼斯騷亂和黑客組織“匿名者”在這個依舊充斥著威權權力架構的世界中似乎仍屬少數，但它們卻是一個已經明確存在現象的單獨的、生動的體現。范式、信仰體系、偏見等都呈現出了“涌現”的特征。某個個體能夠實現突破，被我們稱為“知識模型”的思想觀念體系來自大眾，而個體則對此卻渾然不知。重力是一個概念，伊薩克·牛頓（Isaac Newton）希望借此向伽利略致敬。然而，科學革命是對人類認識論理念的徹底改造——我們如何獲取知識，如何證明我們的信念合理。簡而言之，它是一系列新的原則，不是某個人的心血之作，同時又是每個人的心血之作。

當前的歷史時刻，人們對于“涌現”的癡迷并非偶然。在理解“涌現”系統如何在自然系統內發展變化方面，我們取得了巨大的進步，這反過來又幫助我們更好地了解人類所賴以生存的“涌現”系統。還記得螞蟻嗎？兩位斯坦福大學教授最近合作研究螞蟻如何尋找食物，其中一位是計算機科學家，另外一位是生物學家。他們發現，蟻群其實早于人類數百萬年便發明了傳輸控制協議/互聯網協議（TCP/IP），而這是信息在互聯網上傳輸的核心方法。6

人類在無意識的情況下復制了自然界已存在的模式，這并不鮮見。事實上，一些不可簡化的模式，如定義雪花形狀的分形曲線，不斷重復的趨勢本身便是“涌現”的屬性。近20年來，我們一直用“根本性變化”形容互聯網的發展，將其稱作“徹底的”、“革命性的”新媒介。這并不是夸大其辭。然而，網絡的發展，將在“人類如何思考”這一最深層次領域對我們產生影響，其結構由一個充滿節點和神經元的“涌現”系統組成，不服從任何明顯的線性命令，我們不應該對此感到吃驚。

○ ○ ○

生物學是最初的“涌現”系統，這一事實不證自明，但即使在直覺層面我們對此也難以把握。我們本能地傾向于相信，每一個奧茲國背后都存在巫師，正是他在指揮行動。幾乎每一種文化的核心都會講述地球和大部分物種是如何產生的，它們認為最初這個世界上只有上帝，或者古希臘時代的大地女神，或中國古代神話中的盤古。

這一核心認知假設塑造了我們構造世界的方式。我們相信，蟻群會接收蟻后的指令，某些組織會負責應對我們周遭世界的復雜性。我們將這一根本性誤解寫入我們的社會組織——每一個部落都有自己的首領，每一家公司都有自己的首席執行官。直到最近我們才開始明白下面這個解釋：蟻后并不比最低級的工蟻擁有更多的能力。這顛覆了數個世紀以來人們心中的認知，持續不斷地創造我們周圍多樣化的、差異化的生命形式的物種形成背后并沒有權威的支配力量。“涌現優于權威”的原則優先于其他原則，因為它是其他原則賴以存在的基石。要是我們基于這一原則建立機構和政府，而非一錯再錯，將會如何？事實是，我們已經在這樣做了。治療肺結核的努力便是如此。

結核菌是通過空氣顆粒物傳播的。一個簡單的噴嚏能夠包含4萬個傳染性微粒，而10個微粒便會讓人感染肺結核。結核桿菌寄生在感染者的肺部。人類的免疫系統會追蹤這種細菌。大多數細胞會死亡，但狡猾的結核菌會等待時機。據估計，全球1/3人口感染了結核菌，它們的潛伏期可能是一個月、一年或者一生。然而，在10%的病例中，結核菌會逃脫免疫系統在它們周圍設立的防護屏障，快速繁殖，最終填充到肺部，使感染病人中大約一半因此喪生。7

直到18世紀，與人類歷史一樣悠久的肺結核才成為流行病。8隨著寄主的大遷徙，它進入人口稠密的城市貧民窟，一個簡單的噴嚏就可以感染全家人。9當時這種病被稱為“肺癆”，到1820年，“肺癆”已經奪走了1/4歐洲人的生命。第一次世界大戰后，由于衛生條件不斷改善以及更為復雜的抗生素的出現，肺結核患者大幅減少。到1985年，美國平均每10萬人中感染肺結核的病例不超過10例。10肺結核似乎已經處于被消滅的邊緣。

然而，結核菌再一次擊敗了我們。有時，醫生會開錯抗生素的處方；一些病人可能會忘記醫囑，發展中國家的囚犯和結核病人更是容易不按醫囑服藥。這些不完善的治療將會淘汰那些最弱的結核菌，而那些較強的結核菌則會存活下來并且變得更活躍，它們已經實現了基因突變，能夠抵御抗生素。這種具有抗藥性的結核菌成功繁殖了后代，它們都擁有相同的突變。11

肺結核并不是唯一經歷這條進化之路的疾病。世界衛生組織表示，抗藥性疾病是未來最大的公共健康危機之一。世界衛生組織負責健康安全的助理總干事福田敬二（Keiji Fukuda）博士說：“如果利益相關方不采取緊急、協調一致的行動，世界就會迎來后抗生素時代，數十年來可以被治愈的普通感染和小傷病將會再一次置人于死地。”12

2013年，歐洲9個國家的一組研究人員實施了一項緊急的協調行動。他們宣稱：“為了攻克現代疾病，人們需要現代化武器。”13其中一項武器便是全新、“涌現”式的研究組織方式。

在搜索欄中輸入噬菌體，你會發現，這是一種吸收細菌的病毒。它們的形態很像長有細長腿的登月艙。如果不是得到有效的利用，它們或許早已成為你的噩夢。

這些歐洲研究人員以項目所在的巴黎機構將組織命名為“貝當古小組”，他們重新編輯噬菌體來做一些有益的事情。他們將噬菌體置于蛋白質中，可以借此檢測到結核菌對抗生素產生免疫的原因。這種蛋白質切斷包含抵抗序列的雙螺旋線中的一段，就像我們刪掉（鍵盤上）敲下的一句話這么簡單。經過對結核菌DNA（即它的源代碼）所做的小調整，藥物可以再次控制住這種細菌。“貝當古小組”還展示了他們制作的一種用于即時診斷疾病的特殊組織，使那些深受結核病影響的地區大為受益。通過改變細菌DNA中的幾行代碼，這種致命病菌便走上了像天花一樣的滅絕之路。

或許還需要幾年時間，普通民眾才能夠使用“貝當古小組”的療法。目前，上述嘗試只限于在試管中進行，使用的也是安全的、類似結核菌的細菌。“貝當古小組”開發這種開創性療法是為了參加國際遺傳工程機器大賽14，其中大多數研究員仍在攻讀自己的學位。

國際遺傳工程機器大賽并非傳統的科學活動，合成生物學也并非傳統的科學，合成生物學能夠為帶有新特性和新功能的生命體創造新的基因序列，就像是新型巧克力或者生產抗瘧藥的酵母菌。幫助創辦國際遺傳工程機器大賽的前麻省理工學院科學家蘭迪·雷特貝格（Randy Rettberg）說：“以前，科學是通過把小組研究人員鎖在實驗室中直至他們實現微小突破來實現進步。未來，科學不會再以這種模式取得進展，合成生物學現在的研究方式已經不是這種模式了。”15出現在開源軟件和維基百科時代的合成生物學，正在成為學生、教授以及大量自稱“生物黑客”的平民科學家之間進行激進合作的練習場。“涌現”已經闖入實驗室。

從學科發展看，合成生物學仍然處在初始階段，但它有可能以我們難以想象的方式影響人類。硅片之后，可能會出現分子計算機，將一部超級計算機注入一個大頭針的頂端。整個人類都有可能被重新編程，對所有病毒免疫。重新再造后的大腸桿菌或許能夠排出大量燃料，足以驅動一架飛機飛越大西洋。16想象一下細菌的巨大收集池，它能夠滿足全世界對化石燃料的需求。或許你想要一個舶來寵物？試試當地基因實驗室里時髦、身材嬌小的大象吧！或者你也可以自己編程，創造自己想要的寵物。

哈佛大學、麻省理工學院遺傳學者喬治·丘奇（George Church）說：“你無法預測一個科學領域的未來。”丘奇經常因為夸大合成生物學的做法而飽受批評，他曾提出要逆轉尼安德特人和猛犸象的滅絕。17但就個人而言，他看上去并不像是一個煽動者，而更像是一個現實主義者。當被問到合成生物學的一些觀念是否離譜時，他聳了聳肩并指出，沒有人曾預測會出現簡便、快速繪制人類基因圖譜的科技。丘奇說：“基因測序的價格在下降，增長速度則是摩爾定律的6倍。10年前，沒有人能夠預測到會這樣。”18（摩爾定律認為，計算機處理速度每18個月會增長一倍。）

盡管“貝當古小組”的項目很出色，但它在很大程度上依然停留在理論層面。如果投入大量的專業知識、時間和資金，應該有可能創造出一種能夠重新編寫肺結核的病毒。基因編輯技術的快速應用使得運用這一療法的概率得到了很大提升。現在，基因編輯技術已經成為世界各地不斷涌現的生物學愛好者的標準操作程序。發明了合成生物學領域眾多應用技術的丘奇說：“科技的發展速度迅猛。許多奇思妙想或許在我們有生之年就會成真。”他臉上露出了諷刺的笑容說：“某個無聊的13歲少年可能會設計出一種病毒，消滅整個人類。一切皆有可能。問題是，我們會感到幸運嗎？”

○ ○ ○

外來的科學學科并非人類努力向全新發現和創新路徑轉變的唯一領域。我們可以把它稱為平民科學，或眾包，或開放創新。然而，合成生物學的崛起表明，不久之后我們就要把它稱為標準操作程序。“涌現”對于權威的勝利意味著知識生產和傳播的結構性轉變，專業和知識開始從互聯網等分散式的網絡中涌現。“涌現”時代已經取代了權威時代。國際遺傳工程機器大賽之類的機制對于學術領域而言并非無足輕重，而是成了不可或缺的一部分。

在傳統的體系中，從制造業到政府部門，大多數決定都由頂層做出。盡管雇員們或許被鼓勵提出產品和項目建議，但處于權威地位的經理和其他人會咨詢專家，再決定采納哪些建議，這個過程通常很緩慢。想要突破官僚體系的重重包圍，會受到保守派的阻撓。

“涌現”系統假定系統內的每一個人都擁有獨特的、讓整個組織受益的聰明才智。當人們做出支持哪一個觀點或項目的選擇時，這一信息會被共享，或者更重要的是，可以利用這一信息進行創新。

隨著新工具逐漸普及，創新成本呈現直線下降趨勢，使這一轉變成為可能。廉價、高效的3D打印機讓原型機制造成為輕而易舉的事情。以往只有大型企業或學術機構才能獲取的知識現在可以通過在線課程或“生物DIY”（DIYbio）之類的網絡社區獲得。“生物DIY”是平民科學家的社區，他們在此可以參與此前只在費用高昂、特殊的實驗室才能進行的基因試驗。19

最后，Kickstarter和Indiegogo等眾籌平臺建立了無縫對接的平臺進行籌款，研發項目既有小型藝術項目，也有大型消費電器，這些都是實時的“涌現”例子。創造者可以利用大量潛在客戶群體對這一獨特信息的有效性進行測試——一個水瓶變成了超級水槍。這種隱性的社交特點使得眾籌變得格外有用，即使對那些已經引來風險投資或其他資金的項目來說也是如此，而對那些沒有獲得其他任何資金的項目來說則是無價的。眾籌網站的初步成功還向職業投資者發出了信號：項目與公眾產生共鳴，將給予創新者一個獲得資金來源的機會，否則，根本無人問津。20

一旦擁有了資金，我們的“創新家/企業家”便可以輕易地擴充其資源，通過眾包發現那些他們此前無意中錯失的東西。初創公司和個人無須雇用大量工程師、設計師和程序員，而是可以直接借助全球自由職業者和志愿者群體，彌補所欠缺的技能。21

由權威向“涌現”的轉變中，另外一個重要因素便是免費和便宜的在線教育和社區教育的普及。這不僅包括edX等正式課程，也包括可汗學院（Khan Academy）等教育網站、創客空間（hackerspaces）的實踐課、通過網絡開展的或面對面的非正式同伴輔導等。人們學習新技能的機會越多，創新能力就越強。22

所有這些進步都正在創造一個現實的系統，讓世界各地的人們都有能力去學習、設計、開發和參與創造性的叛逆行為。與只能推動漸進式改革的權威體系不同的是，“涌現”系統會促進非線性創新，對塑造網絡時代特性的快速變革做出快速反應。

○ ○ ○

一名偉大科學家最難得的品質之一便是愿意讓自己看上去有些愚蠢，盡管這一點并未得到普遍認可。1995年秋天，湯姆·奈特（Tom Knight）還是麻省理工學院一名高級研究人員，他發明了推動計算機發展的幾項關鍵技術，還創辦了一家上市公司。然而，9月的一天，在一節生物入門課上，他發現自己周圍都是大二的學生。奈特笑著說：“我想他們一定想要知道，這個奇怪的老頭到底是誰。但生物學的知識，我必須從頭學起。”23奈特意識到了即將到來的新世紀的一個核心事實：生物學就是科技。不過他只是少數意識到這一點的人之一。

奈特因設計集成電路取得了博士學位。集成電路可以操控從你的汽車到電腦再到鬧鐘的所有事物。到1990年，他意識到自己的壽命可能會超過硅片。“你應該預測到，到2014年，摩爾定律將會達到天花板。”一塊芯片上的晶體管數量每18個月便會翻一番，這一定律已經穩定存在了50年，但“最終將會與物理學定律相沖突”。換句話說，晶體管可能變得只有數個原子的寬度。奈特的預言已經成真。近年來，摩爾定律開始進入停滯期。

“很明顯，我們應該從物理組裝階段轉換到化學組裝階段。我們此前一直都是通過物理組裝的方式制造半導體。”奈特意識到，世界上最好的化學發生在細胞層面。奈特決定，最有可能“繼承”集成電路板的是活細胞。“我已大致決定了我要攻讀生物學碩士學位。”

奈特此前一直認為生物學一片混亂。“我的假設是生命如此令人難以置信，我認為世界上所有工程師都這么想，任何有腦子的人都會舉起雙手說‘沒希望’。”一個偶然的發現使他改變了想法。一名同事給他看了生物學家哈羅德·莫洛維茨（Harold Morowitz）寫的一篇論文。24生物學中存在啄食順序：“我的有機體比你的有機體要復雜得多。”資金和聲望似乎也同樣按照等級分配。莫洛維茨對真核、多細胞、生命形態等都不感興趣，大部分職業生涯都在研究地球生物起源，這意味著他一直觀察最簡單的生命形態，即卑微的、單細胞的支原體。

人類基因組共包含有32億個堿基對（人類遺傳密碼最小的基本單位）。科學家在基因測序領域取得了巨大進展。但鑒于篇幅所限，我們對于讀過的東西依然一知半解。與之相比，結核菌只包含50萬個堿基對。奈特說：“相較而言，人類基因組要比結核菌復雜約3 000倍。因此，你至少可以自欺欺人地認為，你知道所有可以了解到的事情。”

1996年夏天，奈特參加了一場由美國國防部高級研究計劃局（DARPA）主辦的會議。他提議對“細胞計算”進行研究。他認為，可以將細胞編程，讓細胞做一些有益的事情，包括接替最終將要退出舞臺的硅片。不到幾年，他便在其所在的麻省理工學院計算機科學系建起了一個實驗室，里面帶有孵化器和試管，以及一座高壓爐。他大笑說：“我的同事都認為我是個傻子。電腦實驗室中間便是所有這些神秘的生物化學設備。”

奈特并不是想成為一名工程師，但他的渴望、熱情、原則和信念體系促使他這樣做。他說，工程師的思考方式與生物學家不同。“我的生物學家朋友會說，湯姆，我們已經學習了所有關于大腸桿菌的知識，你為什么還要研究它？”換句話說，“我已經學完了我將要學習的一切知識，其他的都是我不感興趣的細枝末節”。

奈特說，工程師的思維不一樣。他說：“如果你的目標是要學習復雜的生物學，沒問題。但如果你的目標是研究這些十分簡單的生物學系統，理解有關它們的一切以便能夠深入了解并修正它們，并以此為基礎做些不同的事情，這就是完全不同的角度了，需要不同程度的了解。”對于一名工程師而言，理解意味著要進行拆解，然后再整合在一起。

1998年，奈特開始研究費式弧菌，這是在短尾魷魚體內發現的一種會發光的細菌。魷魚為這種細菌提供糖分和氨基酸。而費式弧菌則會發出媲美月光的光亮，讓魷魚在夜晚“隱身”。

但讓奈特感興趣的是，生物為什么會發光，因為費式弧菌只有在魷魚體內才會發光。他解釋說：“費式弧菌會排泄出少量的特定化學物質。在海洋中，這種化學物質會被沖走。但在魷魚體內，它的數量會不斷增加。一旦達到特定的密度，便會引發發光現象。”換句話說，細胞在相互發送信號。奈特指出，他可以分離出控制生物發光的基因序列，并“用一種自然界從未使用過的方式利用它”。重現受控制的細胞通信被證明是一個大難題。

目前，奈特已經吸引了一大批有同樣想法的年輕科學家。他的兩位合作伙伴，德魯·恩迪（Drew Endy）和羅恩·魏斯（Ron Weiss）將會繼續研究合成生物學（這也是奈特有時被稱為“合成生物學之父”的原因所在）。像奈特一樣，將編程原理應用于遺傳學這一項目令人興奮的前景吸引了恩迪和魏斯。他們也同奈特一樣沒有生物學知識背景。恩迪最初想當一名環境工程師。魏斯這個編程天才就是通過“智能微塵”工作接觸到生物學的，這項工作把超微型計算機嵌入涂料或馬路等柔性材料。奈特笑著說：“我想，公平地說我們目前還是業余選手，但我們學得很快。”

隨著新千年的到來，合成生物學更多的是一種理論層面而非應用層面的工程學科。越來越多的計算機科學家、工程師、物理學家開始意識到，合成基因材料有朝一日將會帶來革命性的應用，但能夠證明這一點的證據卻很少。

2000年1月，這一局面發生了變化。波士頓大學生物工程學家詹姆斯·柯林斯（James Collins）和他的同事證實大腸桿菌中存在“遺傳學開關”。25通過發出外部信號的方式，科學家們可以促使一個基因開始轉錄［基因表達的第一步，DNA轉錄為RNA（核糖核酸），之后轉變為蛋白質］。再次發出信號，細胞便會關閉，就像是電燈開關一樣，但不一樣的是這一切是在細菌中進行的。

同月，《自然》雜志發表了另一篇具有里程碑意義的論文。科學家設計出了能夠以有序的間隔制造出蛋白質的振蕩電路。他們把這種能夠協助控制交替基因表達的抑制基因稱為“壓縮震蕩子”。26兩篇論文都表明，復雜的生物進程可以從零開始合成。

2001年，奈特和魏斯成功地實現了費式弧菌的細胞通信，這意味著它們能夠“打開開關”。現在，這一項目可以在高中科學中實施。奈特說，這在當時的生物學領域根本算不上重大進展，“但它在工程學意義上是影響深遠的。一位生物學家看了我們做的事情，問我們為什么要做這個。而在工程師看來，我們是朝著全新方向邁出了一小步”。

然而，重復任何以上試驗都艱難得令人難以想象。制造實驗室如雨后春筍般出現，可以合成必要的基因序列，讓奈特和他的團隊將精力放在手邊的試驗，但這些實驗室都太昂貴了。此外，作為工程師，奈特和他的伙伴們并不只想要復制一次試驗，而是要試驗一遍又一遍，直至達到工程學其他領域一樣的水平。這意味著，要創建一系列標準。

他們的想法是，通過創立一系列DNA序列執行已經確定的、為人所理解的功能。它們可以進行無限組合，就像是磚塊一樣。2003年，奈特發表了一篇論文，提出創立遺傳密碼基礎目錄。27他所稱的這些“生物磚”將被收入標準生物組件登記冊（Standard Biological Parts）。一塊生物磚，作為“啟動子”會啟動DNA片段的轉錄，另一塊能產生特定的蛋白質。這些可以預見的部分永遠都具有可預見的功能。

他們的靈感來自兩個完全不同的來源。一個是被稱為TTL數據手冊的電路元件清單，它記錄了數千個電路元件和它們的功能。“你想查找你那部分，只要記下編號就可以調用，非常快。”另一個靈感則更加貼近生活。“早期的思考，早期的隱喻，喜歡修修補補的人以及喜歡拆東西的人，如玩樂高一樣。這一隱喻主要以那些重復使用的零件、那些能夠搭建起來的樂高積木為核心。”

或許有人會說，奈特和他的合作伙伴像其他工程師那樣對待生物學研究：將物體拆解，發現它的組件，然后再研究如何通過重新配置來改善其表現。不過這忽略了國際遺傳工程機器大賽更加大膽的目標。創建一系列標準化生物磚首先是一項社會行動。你無須是建筑師，只要有樂高積木便可以表現出形式與空間的獨特交叉景象。盡管合成生物學依然處于初期階段，但它已經被打上了平等主義的印記。奈特、恩迪和雷特貝格并沒有“打造”或“創建”一個全新的學科。從一開始，他們便花時間為促進合成生物學的有機增長創造條件，他們此前未曾預料到的人和觀念不斷推動著該學科的發展。遠遠超過之前的所有領域，合成生物學才是“涌現”的成果。

著名年輕科學家戴維（David Sun Kong）曾作為麻省理工學院媒體實驗室的博士生參加過最初幾屆國際遺傳工程機器大賽。他說，這在預料之中。從某種意義上來說，合成生物學的出現就像某人的巧克力掉在了另一個人的花生醬上。“先驅們是土木工程師、計算機科學家和電子工程師。”先驅們或許不認可這個類比，但正如黏菌細胞一樣，合成生物學大于組成它的各個部分的總和。

通過降低入門門檻以及模仿游戲的方式，奈特和其他伙伴鼓勵更多樣化、更具創新性的參與者為合成生物學做出貢獻。戴維在麻省理工學院附近運營一家叫作EMW的藝術、科技和社區中心。他說：“有一個基本的信念是，生物學應該是大眾化的。要讓人們理解生物學是如何研究的，不僅僅是了解相關生物學知識，還要知道如何去操控。”EMW的項目之一——街頭生物學便是要探索工程生物學和街頭的關系，即探索促使生物學離開實驗室、走入日常生活的人、文化和生物產品之間的關系。“我們這個領域有一個共識——生物學，尤其是生物科技太重要了，不能只依靠專家。”28

提出登記冊的建議遠比真正制作登記冊容易得多。與鋼筋、伺服電動機或集成電路不同，組成生命體的部分并未標準化。每一塊生物磚都包括一個基因序列，它們的特征都是已知的，如觸發鄰近細胞發光的能力。該序列則是由核苷酸一個堿基一個堿基合成而來。在當時，很少有基因組已經定性、確定或為人所知，即便是真核生命形態的簡單基因組。奈特和他的合作伙伴不需要更多的實驗室或更多資金，他們需要一支“軍隊”，而很快他們就將擁有。